Kuantum Mekaniğindeki Kopenhag Yorumuna Alternatif Olan Çoklu Evren Modeli

Popüler kültürde bolca kullanılan paralel evren teorisi ile aynı şey olmayan, gözlemler sırasında yeni evrenler oluştuğunu iddia eden heyecan verici bu teoriyi inceleyelim.
Kuantum Mekaniğindeki Kopenhag Yorumuna Alternatif Olan Çoklu Evren Modeli
iStock

çoklu evren modeli, sean carroll’un genişlettiği, kuantum fiziğinin bilinen kopenhag yorumuna bir alternatif olarak fizikçi hugh everett tarafından ilk kez önerilen ve son yıllarda daha çok kabul gören, yapısı gereği henüz deneysel olarak sınanabilir olmayan kuantum evren yorumudur. elbette her kuramsal model gibi, bilimsel spekülasyondan öteye gidememektedir.

bu model, evreni dalga fonksiyonu olarak bilinen ve tek bir denkleme göre gelişen değişen bir sayı kümesi olarak tanımlar. çoklu evren modeline göre, evren kendimizin birden çok versiyonunu üretmek için sürekli olarak yeni dallara ayrılmaktadır. fizikçi sean carroll, bugüne kadar, çoklu evrenlerin kuantum mekaniğinin mümkün olan en basit açıklaması olduğunu düşünüyor.

Sean Carroll

carroll, gerçekliğin bir yorumu olarak gördüğü bu modelin açıklamasına göre gerçekliği, hilbert uzayındaki bir vektör olarak tanımlar. yani gerçekliğin tek bir kuantum mekanik dalga fonksiyonu ile tanımlandığını söylemenin teknik yolu budur. masaları, sandalyeleri ve uzay-zaman boyunca hareket eden insanları ve gezegenleri görüyoruz çevremizde. kuantum mekaniği, masa ve sandalye gibi şeylerin olmadığını söyler. sadece dalga fonksiyonu dediğimiz bir şey var. yani dünya ile ilgili klasik tanımımız, dalga fonksiyonu hakkında daha yüksek düzeyde, yaklaşık bir konuşma şeklidir. neden insanlar ve gezegenler, masalar ve sandalyeler varmış gibi görünüyor? bu konuda fizikçiler arasında kesin bir fikir birliği yok.

kuantum mekaniği, bir elektronun olası tüm konumların üst üste binebileceğini söyler. elektronun konumu diye bir şey yoktur. ancak elektronu gözlemlediğinizde, onu tek bir yerde görürsünüz. bu kuantum mekaniğinin temel gizemidir. kimse bakmadığında açıklaması gördüğünüzden farklıdır.

çoklu evren modeli de diyor ki: neden sadece gözlemciye, kendi kuantum mekanik sistemimiz olarak bakmıyoruz?

bizler de kuantum mekanik parçacıklardan yapıldık. peki, gözlemci olan elektronu aradığınızda ne olur? elektron birçok olası yerin üst üste bindirilmesiyle başlar. baktığınızda, süperpozisyonda sizin ve elektronun kombine bir sistemine dönüşürsünüz. hugh everett’in parlak fikri, süperpozisyonun farklı bölümlerinin gerçekten var olduğunu söylemekti. sadece ayrı, etkileşime girmeyen dünyalardalar.

gözlemlenebilir evrenimizin buradan ortalama olarak milyarlarca ışık yılı uzakta aynı göründüğünü biliyoruz. ne kadar uzağa bakabileceğimize dair bir kesinti var, bu yüzden sonsuz büyük olabilir. eğer evren sonsuz büyükse ve her yerde aynı görünüyorsa, tam olarak bizim gibi bir şeyin sonsuz kopyalarını garanti eder. o halde bu dünyalar nerede?
nerede oldukları gibi bir soru yoktur aslında. bazı şeylerin konumu yoktur. evrenimiz nerede? evren, yeri olan bir şey değildir. kardeşlik nerede bulunur, beş numara nerede bulunur gibi. dünyalar sadece bizimkilerle aynı anda var olurlar.


kuantum sistemi sadece gözlemci ve kuantum parçacıklardan oluşmaz

çevre de, bu sistemin bir parçasıdır. dolayısıyla sizin odanızdaki kedinin durumu ile, bir diğer evrende odanızdaki kedinin durumu birbirinden bağımsız değildir. bunların her biri, büyük ve tekil bir durumdan ibarettir. bu, evren'in kendisinin tekil olduğunu hissediyor olmamızla da örtüşmektedir. çünkü birbiriyle fiziksel olarak etkileşime geçen her şey, birbirine kuantum düzeyinde dolanıklık ile bağlıdır. çevre de sistemin bir parçası olduğu için; gözlemci çevre ile de dolanık hale geçer.

yani birbirine daha "yakın" dediğimiz cisimler, birbiriyle "daha dolanık" olan cisimlerdir. bunu yaparak matematiği gözden geçirdiğimizde, kütleçekiminin, hatta evren'in kendisinin bu "dolanıklık uzayı" içinden yaratılabileceğini görmek mümkündür. cisimler arası uzaklık, aslında dalga fonksiyonunun farklı parçaları arasındaki kuantum dolanıklıktan ibarettir.
bu yorumu kullanarak, görelilik teorisi ile kuantum teorisi'ni birleştirmek mümkün olur.

bu şekilde kurduğunuz bir kuantum mekaniksel altyapının farklı kısımlarını farklı şekilde dürttüğünüzde, son derece ilginç ürünler elde edebilirsiniz. bunu yapmak için fizikçiler, bu kuantum temel üzerine enerji ekleyerek kuantum dolanıklığı değiştirirler ve böylece bu dalga fonksiyonundan doğan geometri de değişir. işte bu şekilde, kütleçekimini tamamen kuantum mekaniğinden üretmek mümkündür.

carroll tarafından geliştirilen bu özgün bakış açısı, kütleçekiminin halihazırda var olan ve kuantum yapısından önce gelen bir kuvvet/yapı olduğu fikrine karşı geliyor. bu, bir yerde einstein'ın genel görelilik teorisi'nin evren'in doku ve yapısını açıklamakta kullanılamayacağı anlamına geliyor.

kopenhag yorumu, gözlem sonucunda evrenlerden birinin "yok olduğunu" iddia eder; işte "fonksiyon çökmesi" denen olay budur. çoklu evren yorumu ise gözlemler sırasında yeni evrenlerin oluştuğunu iddia eder. buna da decoherence deniyor.


peki çoklu dünyalar yorumu içinde olasılık nerede durmaktadır?

sean carroll’un evrim ağacı’nda çevirisi yapılmış olasılık yorumunu aşağıya alıntılıyorum:

"bu soruya cevap kendini konumlandırma (self-locating) veya dizinsel (indexical) belirsizlik fikrinden gelmektedir. bunu anlamak için şöyle bir durumu hayal edin: bir kuantum sistemi ölçmek üzeresiniz ve bu nedenle dalga fonksiyonu farklı dünyalar oluşacak şekilde dallara ayrılıyor (kolaylık olması için iki dünya oluşacak diyelim). ölçümden sonra hangi dünya üzerinde olacağım? sorusunu sormak anlamsız olacaktır çünkü her bir dünyada (dalda) bir insan olacak şekilde iki kişi olacaktır. her ikisi de kaynağını sizden aldığından herhangi birinin gerçekten siz olduğunu iddia etmeye diğerinden daha fazla hakkı olmayacaktır.

burada her iki kişi de evrenin dalga fonksiyonunu bilebilseydi, yine de bilemeyecekleri bir şey vardır. o da dalga fonksiyonunun hangi dalında (dünyasında) olduklarıdır. dallara ayrılma başladıktan sonra kaçınılmaz olarak belli bir süre geçecektir. fakat gözlemciler kendi dallarında hangi sonucun elde edildiğini öğrenmeden önce dalga fonksiyonunda nerede durduklarını bilemeyeceklerdir. işte bu durum kendini konumlandırma (self-locating) belirsizliğidir ve kuantum bağlamında ilk olarak fizikçi lev vaidman tarafından kullanılmıştır.

şimdi, göze çarpan şekilde bir belirsizlik süresi oluşmadan deneysel sonuca şöyle hızlıca bir göz atabileceğinizi düşünebilirsiniz. ancak gerçek dünyada dalga fonksiyonu 10-21 saniyede veya bundan daha az bir sürede hızlıca dallara ayrılmaktadır. bu, elektriksel bir sinyalin beyninize ulaşmasından çok daha kısa süren bir zaman dilimidir. dolayısıyla, dalga fonksiyonunun belli bir dalındayken hangi dalda durduğunuzu bilemeyeceğiniz o belli bir süre hep var olacaktır.

kendini konumlandırma belirsizliği, pilot-dalga modellerinde beliren belirsizlikten farklı bir tür epistemik belirsizliktir. evren ile ilgili bilinecek her ne varsa bilebilirsiniz ama yine de hakkında şüpheye düştüğünüz bir şey (onun içerisinde bizzat sizin nerede olduğunuz konusu) illaki var olacaktır. sizin belirsizliğiniz sıradan olasılık kurallarına uysa da inancınıza [kuvvetle tutunduğunuz belli bir olasılığa] sayılar atamanın mantıklı bir yolu olduğuna dair kendinizi ikna etmek hayli uğraş gerektirecektir.

dallara ayrılma başlamadan önce, hemen şu anda tahminler yapabileceğinizi söyleyerek kendini konumlandırma belirsizliği fikrine karşı çıkabilirsiniz. bu durumda, ne de olsa, belirsiz olan hiçbir şey yoktur; evrenin nasıl evrim geçireceğini tamamıyla bilebilirsiniz. ancak bu bilgi kendi içinde, kendinizin tüm gelecek versiyonlarının belirsiz olacağına dair bir kabulleniş barındırır ve bu versiyonlarınız, üstünde olabilecekleri çeşitli dallara dair inanç geliştirmek için born kuralını uygulamalıdır. bu durumda, born kuralının bahşettiği çeşitli sonuçların sıklığı göz önünde tutulduğunda, gerçek bir stokastik (değişken, rastlantısal) evrende yaşıyormuş gibi davranmak mantıklı olur. (david deutsch ve david wallace karar verme teorisini [decision theory] kullanarak bu argümanı sağlam temellere oturtmuşlardır.)"


son not:
çoklu evren teorisi ile paralel evren teorisi tam olarak aynı şey değildir. çoklu evren teorisi, kuantum fiziği'nin çalışma prensiplerine yönelik bir yorumdur; kopenhag yorumu'nun bir alternatifidir. paralel evren teorisi ise, kozmolojik olarak birden fazla evren olabileceğine dair görüştür. paralel evren teorisi, çoklu evren yorumu'nun bir sonucudur; hatta bu nedenle kimi zaman eş anlamlı olarak kullanılabilir. ancak paralel evrenler dendiğinde fiziksel olarak birbirinden ayrı ve etkileşebilir evrenler hayal ediyorsanız, o zaman tam olarak çoklu evrenler yorumu'nu düşünmüyorsunuz demektir; çünkü çoklu evrenler yorumu'ndaki ayrı evrenler arasında "uyumsuzlaşma" denen bir olay vardır ve buna bağlı olarak evrenler ayrıştıktan sonra birbirleriyle etkileşemezler. bir başka multiverse modeli daha vardır ki orada bir evren içinde bir başka evren daha oluşabilir. bu çok daha farklı bir konsepttir. son olarak bir de kuantum köpük ile oluşan (istatistiksel olarak oluşma ihtimali olan ve kuantum tünelleme gibi oluşabilen) evrenler yorumu vardır bu da aynı şekilde dalga fonksiyonu ile ilgili değildir.

kaynaklar:
https://www.google.com.tr/…t-on-multiple-worlds/amp
https://www.quantamagazine.org/…omes-from-20190909/
https://www.google.com.tr/…den-gelmektedir-8063/amp
https://www.google.com.tr/…urmek-mumkun-mu-7345/amp

En Yaygın Biçimde Kabul Gören Kuantum Mekaniği Yorumu: Kopenhag Yaklaşımı